一种用于双输入双输出液位控制系统的状态估计控制器的设计

设计一种用于双输入双输出液位控制系统的状态估计控制器。从双输入双输出液位控制系统的结构出发,研究其结构及工作原理。在考虑系统集中扰动的基础上,利用系统的已知增益时滞比求取系统的状态空间方程。采用线性扩张状态观测器,构造系统的估计方程,并通过期望信号与输出信号误差的比值,构建状态估计控制器。通过所设计的状态估计控制器,求取双输入双输出液位系统中两个通道的估计方程以及控制信号。利用干扰观测器方法与所提方法分别对恒定及变化期望液位曲线进行跟踪。结果表明:在跟踪恒定及变化液位曲线时,所提方法对双输入双输出液位系统的控制效果较好,能够控制系统液位快速按照期望液位变化,可实现对双输入双输出液位的准确控制。

双闭环比值控制系统传感器故障诊断方法

双闭环比值控制系统由于主从回路滞后效应和闭环回路调节作用,使其故障诊断较为复杂。针对该系统传感器故障难以识别的问题,通过分析反映系统动态特性的实时数据,提出一种基于数据驱动的故障诊断方法。利用拉伊达准则标定检测阈值建立故障检测模型;利用传感器故障传播的滞后特性建立故障定位模型;利用突变故障的幅值特性建立了故障估计模型;利用故障调节动态过程的变化趋势建立了故障分离模型;通过在线数据标定获得了故障诊断动态模型。通过实验验证该方法的有效性和高精度。研究结果表明,所提方法适用于一般双闭环比值控制系统传感器的实时故障诊断,其中故障检测准确率可达98.5%,故障定位准确率可达98.5%,故障估计准确率可达99.28%,故障分离准确率可达98%。

双输入-单输出斜齿轮系统振动特性随非对称动力参数的演化规律

双输入-单输出斜齿轮系统是众多舰船动力推进装置的重要组成部分,由于非对称动力参数导致的系统非线性失稳现象不容忽视。本文在科学描述系统内部参数的基础上,通过系统分岔图、时域和频域曲线、相图、Poincaré截面等研究双输入-单输出斜齿轮系统的动力学行为,发现了丰富的非线性现象,研究过程揭示了系统的振动特性随非对称动力参数的演化规律。结果表明,增大系统的载荷比和载荷值,有利于减小系统的失稳区间,提高系统的运行稳定性。本文的研究对采用双输入-单输出齿轮结构作为传动装置推进系统的动力参数设计具有积极意义。

基于双输入双输出液位控制模型的分布式无线控制网络研究

针对一类面向工业应用的双输入双输出液位控制模型,采用一种基于无线控制网络的分布式控制方法。无线控制网络的特点是将整个网络本身看成一个全分布式的控制器。根据李雅普诺夫理论,使用CVX工具包求解得到了保证闭环系统全局渐进稳定的WCN矩阵参数,仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。

基于输入输出线性化的三电平Boost PFC控制策略

针对传统双闭环控制动态调节时间过长的问题,提出了一种基于输入输出线性化的三电平Boost PFC变换器控制策略。首先,分析了三电平Boost PFC变换器的工作模态,建立了状态空间方程;然后,推导出三电平Boost PFC变换器输入输出非线性模型,判断线性化的可行性,进而对系统进行线性化;最后,利用经典控制理论设计控制器,并增加电压平衡控制,保证变换器的中点电位平衡。仿真结果表明:负载恒定时,输入电流可跟随输入电压相位变化并保持正弦波形,电流波形更为平滑;负载跳变时,电压电流调节迅速,输出电压除纹波稍有变化外,电压平均值保持恒定。证明了所提控制策略具备良好的动、静态特性及强鲁棒性。

单电感双输出Buck-Boost变换器的非最小相位特性分析及控制策略

单电感双输出(SIDO)Buck-Boost变换器其中一条支路控制/输出的暂态数学模型含有右半平面零点(RHPZ),因此,该变换器属于非最小相位系统,这使得变换器参数设计及控制变得复杂。针对此问题,首先,利用状态空间平均法建立SIDO Buck-Boost变换器电感电流连续导电模式控制/输出的暂态数学模型,发现变换器先导通支路控制/输出的暂态数学模型含有RHPZ。分析该变换器占空比突变暂态过程可知,先导通支路的输出电压存在负调现象。其次,建立含有负调现象的支路的内动态数学模型。基于此,该文提出对存在负调现象的支路采用电流控制,另一支路采用电压控制的方法。然后,以工作模式和输出纹波电压为约束条件,得到电感和电容的参数设计方法,进而结合劳斯-赫尔维兹判据得到控制参数的取值范围,同时应用特征根灵敏度对控制参数进行优化。最后,搭建仿真与实验平台。仿真及实验结果表明,该文所提控制方法较传统电压控制具有更优的暂态性能,且有效地抑制了输出支路间的交叉影响。

IPOP型双有源桥变换器均流控制方法研究

为提高双有源全桥变换器的功率容量,各种模块化组合方式被相继提出。基于输入并联输出并联的模块化组合方式,首先建立了变换器的降阶小信号模型,然后分析了变换器相与相间的均流原理并给出了变换器的相固有参数估算方法和并联均流控制策略,最后基于仿真模型对所提出的控制方法的合理性和正确性进行了验证。

双馈感应发电机的输入输出线性化解耦控制

在双馈风力发电系统数学模型的基础上,提出基于输入输出线性化解耦控制的非线性控制策略。通过非线性坐标变换和非线性状态反馈,实现了双馈风力发电系统的输入输出线性化,达到了双馈感应发电机的有功功率、无功功率在稳态和动态情况下完全解耦的控制目标,提高了系统的动态性能,提升了响应速度,减小了功率纹波。所设计的非线性控制律仅与发电机电感的比值有关,提高了控制系统的参数鲁棒性。在7.5kW双馈风力发电测试平台上进行了验证,实验结果表明,双馈风力发电系统的输入输出线性化解耦控制策略优于传统的矢量控制策略。

一种输入串联输出并联双有源桥变换器输入电压自平衡结构

输入串联输出并联(inputseriesoutputparallel,ISOP)双有源桥(dualactivebridge,DAB)变换器的输入均压(input voltage sharing,IVS)主动控制策略存在控制系统复杂和传感器数量较多的问题。相反地,无源调控方法的控制系统简单,因而具有明显的优势。基于无源均压思想,提出一种适用于共占空比控制的基于耦合电容的ISOP-DAB变换器的输入电压自平衡拓扑结构,通过耦合电容使得子模块的高频链环节产生电气耦合,从而实现子模块输入电压的均衡。进一步,给出含有耦合电容的ISOP-DAB变换器的简化等效电路,并进行理论分析与推导,得到子模块输入母线电压偏差及耦合电容电流与变换器硬件参数的关系。理论计算表明该拓扑在子模块参数存在较大的偏差时仍然具有较好的IVS能力。最后,仿真和实验结果验证该拓扑的可行性和有效性。

电网谐波条件下双馈风电系统输出特性分析与控制

针对双馈(DFIG)风电系统在非理想电网条件下的运行特性,研究了电网谐波对DFIG输出特性的影响。定量分析了典型谐波作用时,DFIG输出功率和电磁转矩的脉动量的大小及与基波相比所占的比例。基于此,以消除电网谐波对DFIG风电系统输出特性的影响为目标,对理想电网条件下的比例谐振(PR)控制策略进行了改进与完善,提出了一种非理想电网条件下的PR控制策略。为验证该控制策略的正确性,对一台1.5 MW风电系统进行了仿真研究,结果表明所提出的控制策略能够显著消除由电网谐波引起的DFIG风电系统输出功率及转矩的脉动。

双输入双输出过程解耦内模控制

针对双输入双输出稳定过程,提出一种新的解耦内模控制设计方法。综合解耦和稳态误差两方面因素,利用对象传递函数模型行列式的静态增益及次对角元素与同行相应主对角元素之商的不合理部分(即不稳定极点和纯超前部分)的逆来设计控制器,简化了多时滞问题的处理。对Wood-Berry蒸馏塔过程设计内模控制器,并将其转化为能在DCS上实施的PID控制器,仿真结果表明了该方法的有效性,控制系统具有较好的解耦能力和较强的鲁棒性。方法简单,易于实现,具有工程应用价值。

双输入双输出时滞过程解耦内模控制

针对双输入双输出滞后开环稳定过程,提出了一种新的解耦控制器设计方法。该方法在保证稳态误差为零的基础上,利用过程传递函数矩阵的伴随矩阵和过程传递函数矩阵对角主元素的最小相位部分逆的乘积来设计解耦控制器,简化了解耦控制器的设计和多时滞问题的处理。利用该方法针对一实例进行了解耦内模控制器设计和仿真研究,通过比较证实了该方法的有效性,并且在过程模型和过程失配时仍具有较强的鲁棒性和较好的解耦性能。

专用双输入单输出液压伺服系统抗污染研究

对一种专用双输入单输出液压伺服系统的抗污染性进行分析 ,指出其中几种主要液压污染故障及产生原因 ,并围绕研究中所取得的成果及结论作介绍。

双输入双输出时滞过程解耦Smith控制

针对实际工业过程控制中常见的双输入双输出时滞过程,提出基于Smith预估补偿控制的反向解耦控制器设计方法。通过对系统解耦后的对象采用内模控制思想设计Smith预估控制器,并讨论控制系统对象为一阶加纯滞后(FOPDT)模型下其控制器的实现方法和系统鲁棒稳定性分析。结合实际过程中的模型实例,该解耦控制方案使得系统各路输出响应完全解耦并具有较好的标称性能和鲁棒性。仿真实例验证了该方案的有效性和优越性。

机辅设计三输入三输出液位、流量控制系统

用 DNA法设计了一个两贮槽三输入三输出液位、流量控制系统 .给出系统结构、DNA法机辅设计的方法步骤、作者编制的机辅设计软件基本结构 ,以及设计三输入三输出液位、流量控制系统的过程和结果 .

双馈入VSC并网系统单输入单输出传递函数建模与稳定性分析

为克服多电压源型换流器(voltage-sourceconverter,VSC)并网系统阶数高、稳定机理分析复杂等问题,该文基于并网VSC系统单输入单输出(single-inputsingle-output,SISO)传递函数模型,将高阶次的多馈入VSC并网系统降阶为一维低阶系统,简化多馈入VSC并网系统建模与稳定性分析过程。以双馈入VSC并网系统为例,该文推导双馈入VSC并网系统SISO传递函数模型,分析双馈入并网系统VSC间产生耦合的原因,揭示交流电网强度与锁相环带宽影响双馈入VSC并网系统稳定性的机理。分析表明,当双馈入VSC并网系统的控制参数相同时,联络线阻抗使得并网系统VSC之间产生耦合,进而增大SISO传递函数的初始幅值,导致相同电网强度下双馈入VSC并网系统较单馈入VSC并网系统更易失稳。而当双馈入VSC并网系统控制参数不同时,锁相环动态使得并网系统VSC间通过电网阻抗产生耦合,SISO传递函数幅值裕度将随锁相环带宽向有较大锁相环带宽VSC靠近时减小,即双馈入VSC系统锁相环带宽越接近于带宽较大的一方,SISO传递函数幅值裕度越低,系统越易失稳。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型进行频域和时域仿真,验证所提出SISO传递函数模型与机理分析的正确性。

具有双输入时滞的网络控制系统稳定性的改进结果

本文研究具有双输入时滞的网络控制系统的稳定性.本文首先把整个时滞区间划分为三个子区间并构造了一个新的Lyapunov泛函,该泛函可以充分利用所有时滞的信息.然后本文运用Wirtinger不等式得到了网络控制系统全局渐近稳定的充分判据.仿真算例验证了结果的有效性.同已有结果相比,本文的结果的保守性更低.

基于双输入双输出的频域低阶等效系统拟配研究

针对电传飞机横航向耦合程度高、飞行品质评估难的问题,文章在频域输出误差(OEM)法的基础上,提出了基于双输入双输出模型的低阶等效辨识的心方法。并以某型飞机实际算例结果与国际通用标准软件的计算结果对比,表明文章所提出的低阶等效系统辨识新方法正确、辨识精度高,可以应用于工程实践。

贮液缸液位系统双模糊PID控制研究

针对啤酒灌装机贮液缸液位系统控制过程中存在的时变性、滞后性、非线性等问题,提出了一种基于双模糊PID的贮液缸液位系统控制算法.首先,分析了贮液缸液位系统控制原理,并对此进行数学建模.其次,设计了双模糊PID控制算法,分别建立了粗调、精调模糊控制器及模糊规则表,并在液位系统的误差处于不同范围时能自动切换对其控制,以此对PID进行精确的参数整定.最后,搭建了液位系统仿真实验,实验结果表明:模糊PID的性能要优于PID,而双模糊PID在模糊PID的基础上更好地优化了其性能,提高了液位系统的精度、鲁棒性以及响应速度.

基于双输入/双输出变换器的三端口变换器拓扑

从端口功率流动的角度揭示三端口变换器的拓扑构成和运行机理,由此提出组合式三端口和集成三端口变换器拓扑族的系统生成方法。从构造三端口变换器所需功率流为切入点,与双输入变换器和双输出变换器比较,并构造新的可控功率通路,得到了一系列三端口变换器拓扑并给出拓扑生成方法。给出由典型的Buck、Boost和Buck/Boost生成三端口变换器的拓扑实例,进行分析和实验验证。